荷兰代尔夫特理工大学(Delft University of Technology)与日本北陆先端科学技术大学院大学于2015年4月21日宣布,开发出了在纸上“印刷”多晶硅层的技术,相关论文发表在了学术期刊《应用物理快报》(Applied Physics Letters)上。
利用这项技术制作的TFT的载流子迁移率最大为23.5cm2/Vs。目前,柔性电子电路用半导体材料的主流是有机半导体和氧化物半导体,不过多晶硅也一直在参与竞争。 此次开发的印刷方法是:(1)在没有氧气和水分的环境下,将“硅墨水”涂布到加热至80℃的基板上,硅墨水是将环戊硅烷(CPS,氢键合在硅的5节环上而形成)溶解在溶剂中制成的;(2)在温度为100℃的环境下,照射波长为365nm的紫外线(UV),然后使CPS聚合形成聚硅烷;(3)向聚硅烷层照射数十纳米的准分子激光,变成多晶硅。据介绍,在上述过程之后,包括TFT形成过程在内的工艺温度不会超过150℃。 在按照这种方法制作的TFT中,只照射一次较高能量激光制作的NMOS的载流子迁移率为2.6cm2/Vs、PMOS的载流子迁移率为3.9cm2/Vs。通过反复照射多次较弱激光制成的NMOS的载流子迁移率为21.0cm2/Vs,PMOS的载流子迁移率为23.5cm2/Vs。通过一次照射制作的NMOS和PMOS的电流导通截止比在104以上,而通过多次照射制作的NMOS和PMOS的电流导通截止比则较低,分别在103、102以上。 北陆先端科学技术大学院大学很早就开始研究利用基于CPS的硅墨水制作电子电路的技术,并开发出了多晶硅TFT和非晶硅太阳能电池等产品。不过,此前的工艺温度高达350~400℃,无法利用PET等树脂基板。此次的工艺温度在150℃以下,因此可以利用更多的柔性基板。
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